Молекулы метана строение

Объясните строение молекулы метана. Напишите его молекулярную, структурную и электронную формулы. Где образуется метан в природе Какие из- [c.87]

Особенность строения молекулы метана заключается в том, что в отличие от НР, Н2О и ЫНз она не содержит неподеленных электронных пар и связи углерода с водородом близки к ковалентным. Это и обусловливает тот факт, что метан с водой не взаимодействует. [c.243]

Простейшим предельным углеводородом является метан — углеводород, состав которого вырал<ается формулой СН4. Поскольку, согласно теории строения, углерод четырехвалентен, то, очевидно, что четыре атома водорода полностью насыщают четыре валентности углеродного атома и строение молекулы метана может быть представлено следующей структурной формулой [c.37]

Характеристическим летучим водородным соединением углерода является метан. В обычных условиях водород с углеродом не реагирует. Синтез метана идет только при достаточно высокой температуре и в присутствии катализатора (мелкораздробленный никель). Применяются также и другие способы получения метана из сложных органических веществ. В лаборатории метан можно получить разложением карбида алюминия водой. В природе метан постоянно образуется при разложении органических веществ без доступа воздуха. Химическое строение метана определяется р -гибридизацией атома углерода. Молекула метана представляет собой правильный тетраэдр, в центре которого находится атом углерода, а по вершинам — атомы водорода. Метан — газ легче воздуха, почти нерастворим в воде, устойчив вплоть до 1000° С. Выше этой температуры разлагается с образованием ацетилена и водорода [c.362]

Подобные различия объясняются влиянием ряда факторов, связанных со структурными особенностями. Так, связь С—Н при третичном атоме углерода в изопентане количественно отличается по -характеру от связи С—Н при вторичном атоме углерода в пентане, которая в свою очередь отличается от связи С—Н в метане, имеющем первичный атом углерода. Как известно, величины О, которые можно измерить, неодинаковы для первичных, вторичных и третичных связей С—И (см. табл. 5.2). Кроме того, имеет значение и стерический фактор, поэтому было бы некорректно использовать величину энергии связи С—Н в метане (99,5 ккал/моль) в качестве величины Е для всех связей С—Н в любых соединениях. Для учета различных факторов, влияющих на энергию связи, были выведены некоторые эмпирические уравнения [73] полную энергию можно вычислить, если ввести подходящий набор параметров для каждой структурной особенности. Такие параметры сначала рассчитывают по известным полным энергиям некоторых молекул соответствующего строения. [c.40]

Молекула нормального углеводорода имеет форму цепочки, как это представлено на рис. 124. Поперечные и продольные размеры молекул нормального углеводорода могут резко различаться. Наиболее легкие углеводороды — метАн и этан — отличаются по строению молекул от более тяжелых углеводородов. Молекула метана имеет форму тетраэдра с критическим диаметром 4А. В молекуле [c.315]

Метан и его галоидозамещенные имеют весьма сходное молекулярное строение. В центре молекул всех этих соединений расположен атом углерода и вокруг него расположены четыре других атома (водорода и галогенов) так, что углы между связями либо строго тетраэдрические (109°28 ), либо незначительно отличаются от тетраэдрических Длины связей С—X для метана и его галоидозамещенных имеют определенные характеристические значения. Так, длина связи С—Н имеет значения от 1,07 до 1,11 А, длина связи С— Р — от 1,32 до 1,39 А, длина связи С — С1 — от 1,75 до 1,78 А, длина связи С — Вг — от 1,91 до 1,94 А и длина связи С — J — от 2,13 до 2,16 А. [c.491]

Для молекул, строение которых достаточно однозначно выражается одной структурной формулой (например, метан, этилен и т. д.), формулировать приближенную волновую функцию исходя из атомных орбиталей (непосредственно, или строя сначала приближенные волновые функции отдельных атомов) в методе ВС нетрудно. Однако существует много молекул, для которых такой однозначности нет. Таковы, например, моле- [c.251]

Постоянные газы полностью разделяются на сополимерах стирола и дивинилбензола при температуре —78° С (рис. 22) [1, 2] СО2 и NgO хорошо разделяются при комнатной температуре [1, 3—5] (рис. 23) метан и другие углево-дородные газы — при комнатной и более высоких температурах (рис. 24). Легкие углеводороды разделяются на полимерных сорбентах в соответствии с числом атомов углерода и наличием разветвлений в цепочке [6], причем, как уже отмечалось, легкие ненасыщенные углеводороды элюируют несколько раньше соответствующих насыщенных аналогов (этилен перед этаном, пропилен перед пропаном). Циклические углеводороды появляются на хроматограмме после соответствующих молекул нормального строения. На пористых полимерах удается разделение некоторых пространственных изомеров — цис- и тронс-бутенов [7] (рис. 24). Характеристики удерживания компонентов после нескольких месяцев работы колонок с полимерным сорбентом остаются постоянными [8]. [c.108]

Метан имеет состав СН4. Как уже говорилось выше, углерод в органических соединениях четырехвалентен. Поэтому молекула метана может иметь только такое строение [c.20]

В результате такого перехода образуются четыре неспаренных электрона (один 5- и три р-) 2зр . Это возможно потому, что состояния 25 и 2р очень близки в энергетическом отношении. Затраченная при этом энергия (676,2 кДж/моль) затем с избытком компенсируется при образовании четырех связей. Но, учитывая строение электронной оболочки атома углерода в возбужденном состоянии, можно ошибочно предположить, что, например, в молекуле метана имеются четыре неравноценные связи одна 5 — 5-связь и три 5—р-связи. Это противоречит экспериментальным данным, согласно которым в симметрично построенных соединениях углерода (метан, четыреххлористый углерод и др.) все связи С — Н или С — С1 совершенно одинаковы. Теоретическое объяснение этого факта основывалось на возможной гибридизации (смешении) атомных орбиталей (Л. Полинг, Ж. Слейтер, 1931). Было показано, что химические связи не могут существовать в изолированном, чистом виде они обязательно влияют друг на друга. Так, в случае метана [c.16]

В данной главе рассматривается строение метана, т. е. то, каким образом атомы удерживаются вместе, образуя молекулу метана. Предварительно необходимо знать, какого тина эти атомы и сколько их участвует в образовании молекулы известно, что метан имеет формулу СН4. Прежде чем написать структурную формулу соединения, необходимо знать его молекулярную формулу. [c.67]

По женевской номенклатуре из названий предельных углеводородов с неразветвленной углеродной цепью (метан, этан, пропан, бутан, пентан, гексан, гептан, октан, нонан, декан и т. д.) образуются названия непредельных углеводородов и различных производных. Соединения с разветвленной цепью рассматриваются как продукты замещения водорода в углеводороде нормального строения с наиболее длинной цепью углеродных атомов в молекуле. [c.84]

Гомологические ряды. Среди громаднейшего разнообразия органических соединений можно подметить отдельные группы веществ, сходные по своим свойствам и имеющие тождественное строение. Возьмем для примера простейшие соединения углерода с водородом в порядке увеличения числа углеродных атомов в молекуле метан СН4, этан СгНц, пропан СдНз. [c.279]

Более того, квантовомеханические расчеты электронной структуры молекулы метана показали, нто тетраэдрическая конфигурация этой молекулы отвечает наибольшей, по сравнению со всёми другими возможными для нее конфигурациями, электронной энергии. И только благодаря тому, что этой конфигурации соответствует минимум энергии отталкивания ядер, в результате чего полная энергия молекулы (равная сумме ее электронной и ядерной энергий) оказывается все же минимальной, связи С—Н в метане направлены в углы тетраэдра. Таким образом, геометрия молекулы не обусловлена данным типом гибридизации. Последняя лишь устанавливает соответствие между взаимным расположением ядер и пространственным распределением электронной плотности. Но это не единственная, и даже не главная в современной теории строения молекул, функция концепции гибридизации. [c.209]

Цеолит может адсорбировать только те молекулы, критический диаметр (диаметр наибольшего круга, описываемого в плоскости, перпендикулярной длине молекулы) которых меньше эффективного диаметра окон. Значения критических диаметров молекул некоторых углеводородов следующие (в нм) метан — 0,40 алканы нормального строения Сз—Си — 0,49 бензол — 0,57 циклогек-сан — 0,61 нзоалканы с одной ме ильной группой в боковой [c.73]

В четвертой главе рассмотрена проблема стерических факторов обычных (молекулярных) и радикальных реакций как часть проблемы реакционной способности частиц. На основе метода переходного состояния получены формулы для вычисления стерических факторов мономолекулярных и бимолекулярных реакций и зависимости их от температуры. Разработан приближенный метод расчета стерических факторов реакций присоединения и замещения радикалов с непредельными и предельными углеводородами, а также реакций диспропорционированияи рекомбинации радикалов. Этот метод расчета стерических факторов радикальных реакций основан на квантово-механических соображениях и апрокси-мации сумм состояний радикалов при помощи сумм состояний молекул, близких по своему химическому строению к радикалам. Приближенный способ расчета применен к вычислению стерических факторов обратимых реакций присоединения радикалов —Н, СНз к непредельным углеводородам (этилен, пропилен, изобутилен, аллен, ацетилен и др.), обратимых реакций замещения этих радикалов с непредельными и предельными углеводородами (метан, этан, пропан, бута- [c.10]

В последнее время стала развиваться радиационная химия углеводородов и появились исследования радиол иза алканов, доложенные на симпозиуме по радиационной химии углеводородов в 1957 году [146]. Под влиянием облучения таза пучком электронов с энергией порядка 1,5 мэв при обыч-ной температуре могут свободно происходить процессы расщепления молекул алкана на радикалы и непосредственного отщепления молекул водорода и метана На основе изучения цримесей этилена и пропилена в качестве веществ, поглощающих атомы водорода и метил-радикалы, а также результатов изотопического исследования радиолиза смеси этана и полностью замещенного дейтероэтана на масспектрометре, было показано, что большая часть водорода образуется при радиолизе этана путем прямого отщепления его молекул от молекул этана в первичном процессе [146]. Изучение изото-лического распределения метана, образованного при радиолизе системы этан и дейтероэтан, дало доказательство того, что метан возникает путем непосредственного отщепления его молекулы от исходных молекул этана. Таким образом, процессы радиолиза алканов могут происходить под воздейст- вием больщой энергии облучения при обычных температурах по другому механизму, с отщеплением молекул в первичном акте, без участия радикалов. В этом отношении радиолиз несколько схож с высокотемпературным крекингом, при котором относительный вес радикально-цепных процессов снижается и возрастает роль процессов распада, проходящих по молекулярному механизму, что соответствует более высоким порядкам энергий в том и другом случаях. Интересно также, что в условиях радиолиза (25°) могут возникать горячие радикалы, энергия которых соответствует гораздо более высоким температурам, чем температура экспериментов, т. е. распределение по энергиям для таких радикалов не является Максвелл-Больцмановским. С другой стороны, при действии радиации на алканы возникают и радикалы, которые могут тшициировать процессы распада. В этих случаях важной характеристикой инициированного крекинга является общий выход радикалов, способных индуцировать крекинг, отнесенный к определенному количеству поглощенной энергии. Вследствие того, что ионизирующее излучение поглощается молекулами не избирательно, количество поглощенной энергии пропорционально общему числу электронов в единице объема и не зависит от химического строения алкана [147]. В то же время выход радикалов, отнесенный к одинаковой поглощенной энергии, весьма зависит от строения поглощающих молекул. С процессами образования радикалов конкурируют процессы спонтанной де.чактивации возбужденных молекул алканов, связанной с превращением энергии элект- [c.71]

В условиях более высоких давлений начинают играть роль реакции замещения, в которых участвует более сложный радикалРеакция/ 2+Л1 -<-> является причиной того, что с переходом к более высоким давлениям в составе продуктов крекинга появляются более сложные алканы, чем метан. Вместе с тем, усиливается роль рекомбинации радикалов путем тройных столкновений, что необходимо учитывать при отыскании кинетических зависимостей, действующих при высоких давлениях. Что касается поведения радикалов Rz, то ввиду их достаточной сложности, они распадаются,, и для фиксации Rz уже в случае пропил-раДикалов необходимы более высокие давления. В отношении развития цепи Rz в реакции Rz + М + / з сам по себе является (бесполезным или недеятельным, так как он регенерируется, не изменяя состава. Однако Rz развивают цепи путем распада, а также посредством изомеризации Rz, которая может повести к заметным изменениям в течении крекинга. Изомеризация Rz может происходить междумолекулярным путем rib выше записанной реакции Rz с молекулами М или интрамолекулярным путем, если строение радикала это позволяет) [c.132]

В случае молекулы алкана значение Л-фактора заключено в весьма узком диапазоне 10 —10 л.моль -с- , а энергия активации этих реакций изменяется в интервале 22 4- 54 кДж-моль- , причем границы интервала соответствуют -факторам реакций водорода с метаном и бутаном. Для достаточно сложных молекул алканов нормального строения (начиная с СдН константы скорости реакций Н-отрыва с участием атома водорода имеют близкие значения 10 -4- 10 л-моль .с (298 К). При взаимодействии атома водорода с ненасыщенными молекулами углеводородов, гетеросоединениями и другими молекулами Л-факторы могут иметь более низкие значения и, следовательно, реакции стерически затруднены [c.141]

Уравнение Клаузиуса — Мосотти не отражает зависимость мольной поляризации от температуры. И действительно, имеется много веществ, для которых такая зависимость отсутствует. Среди газов к таким веществам относятся Н , Мо, О2, все углеводороды симметричного строения метан, этилен, ацетилен, бензол и т. д. Однако имеется весьма много веществ, для которых мольная поляризация зависит от температуры. Например, для аммиака при Т = 292,2° К Р = 57,57 см 1моль при Т = 466,0° К Я = 39,59 см 1моль. Для второй категории веществ характерно именно уменьшение мольной поляризации с повышением температуры. П. Дебай связал этот факт с наличием у таких молекул дипольного момента и в отсутствие внешнего электрического поля. Происхождение такого постоянного дипольного момента объясняется природной асимметрией молекулы. При внесении вещества, состоящего из полярных молекул, в электрическое поле возникающая поляризация связана с двумя причинами [c.258]

Уже в теории химического строения Бутлерова постулировалось (и было доказано) существование определенной последовательности химической связи атомов, которая была названа им химическим строением. Бутлеров в 1863 г. весьма определенно высказывался в пользу того, что развитие методов исследования в будущем позволит определить пространственное распЬложение атомов в молекуле, т. е. геометрическую структуру или ее строение (не путать с химическим строением ). В 1874 г. Вант-Гоффом была выдвинута стереохимическая гипотеза, согласно которой четыре водородных атома в метане (или их заместители) расположены в вершиназс тетраэдра, в центре которого находится атом углерода. Эта гипотеза позволила объяснить особый вид изомерии, названный оптической изомерией. Гипотеза Вант-Гоффа была подтверждена структурными исследованиями молекул и лежит в основе стереохимической теории (теории пространственного расположения атомов в молекулах) органических соединений [к-9]. [c.172]

В 1916 г. В. Коссель выдвинул предположение, что при образовании химической связи происходит передача электронов от одного атома к другому в результате образуются заряженные частицы, которые притягиваются друг к другу. Это представление правильно отразило природу ионной (гетерополярной, электровалентной) связи, характерной для большинства неорганических соединений. Однако было ясно, что в таких молекулах, как водород Нз, хлор С1г, метан СН4, и в более сложных органических соединениях природа связи должна быть иной. Основы для понимания этого типа связи были заложены в работах Г. Льюиса и И. Ленгмюра (1913— 1920 гг.), указавших на особую роль октета электронов как устойчивой электронной оболочки и на возможность создания октета не только путем передачи, но и путем обобщения электро1Юв. От этих работ ведет свое начало представление о существовании особого типа связи (ковалентной, гомеополярной), осуществляемой парой электронов. Так валентная черточка классической теории строения получила физическое истолкование. И все же перед учеными продолжали стоять вопросы почему именно электронная пара необходима для создания ковалентной связи, почему устойчив именно октет электронов, в каком состоянии находятся связующие электроны Поиски ответа на эти вопросы с помощью зародившейся в середине 20-х годов квантовой механики явились одним из направлений дальнейшего развития теории химической связи. Для судьбы электронных представлений в органической химии важнейшее значение имело и развитие в другом направлении объяснение с новых позиций богатого экспериментального материала органической химии предсказание новых, еще неизвестных экспериментальных фактов. [c.38]

Координационное число 4, характерное для элементов второго периода системы Д. И. Менделеева, обусловливает образование устойчивых комплексных соединений с тетраэдрической конфигурацией ионов и совпадает со структурой полностью гибридизированного атома углерода в молекуле метана Ыа2(Вер4] —фторобериллат натрия Ь1а1Вр41 — фтороборат натрия СН4 — метан ЫН4р — фторид аммония. Устойчивость этого координационного числа проявляется также в строении кристаллов. [c.92]

Существование устойчивых гидратов неполярных молекул в гораздо большей мере обусловлено их ячеистой структурой, чем образованием связей. Подобные гидраты распадаются при температурах, превышающих температуру плавления льда. Строение этих веществ объясняется следующим образом ячеистая структура льда (см. рис. 8.21) способна захватывать молекулы других веществ, которые достаточно велики, чтобы не проскакивать сквозь довольно узкие окна из одной ячейки в другую. Метан СН4 образует гидраты, но этан С2Н6 не дает их, поскольку его молекулы слишком велики, чтобы встраиваться в ячейки структуры льда. В то же время ксенон образует гидраты, а гелий не образует, поскольку его атомы слишком малы и проскакивают из одной ячейки структуры льда в другую, не удерживаясь в ней. [c.144]

Цеолиты ( молекулярные сита ) - алюмосиликаты, содержащие оксиды щелочных или щелочноземельных металлов, адсорбируют газы, молекулы которых соответствуют размерам окон в кристаллической решетке. Так, цеолит КаА сорбирует газы с размером молекул не более 4 нм - метан, этан, аммиак, сероводород, сероуглерод, оксид углерода и др. Цеолит СаА сорбирует углероводороды нормального строения и не сорбирует изомеры. Цеолиты СаХ и NaX могут сорбировать ароматические, сероорганические, нитроорганические, галогензамещенные углеводороды. Однако из влажных потоков цеолиты извлекают только пары воды. [c.383]

Это объясняется тем, что молекула метана имеет тетраэдрическое строение, в котором углеродный атом, находясь в центре третраэдра, надежно защищен водородными атомами. Поэтому метан способен только к реакциям обмена водородных атомов. [c.310]

Строение, изомерия. Алканы - алифатические утлеводородь , в молекуле которых атомы углерода связаны между собой и с атомами водорода одинарной связью (о-связь). Осюда и другое их название - предельные, или насыщенные, углеводороды. Родоначальник и простейший представитель алканов - метан СН4. В молекуле метана, как и в молекулах других алканов, атом углерода находится в состоянии зр - гибридизац [c.17]

Первые четыре представителя алканов имеют слу тайные названия метан, этан, пропан, бутан. По существу тривиальными mow ho считать и названия следутощих алканов, хота они и являются производными греческих числительных, соответствуюших числу углеродных атомов в молекуле алкана [за исключением нонана и ундекана, корни названия которых латинские (табл. 2)], общим для всех гомологов является окончание ан . Эти названия не дают представления о строении атканов (нормальная, разветвлённая цепь и т.д.), и поэтому однозначно могут быть использованы только для наименования атканов нормального строения. [c.19]

Молекулы, состоящие из одинаковых атомов (Но, lg и т. д.)> не имеют дипольного момента. Не имеют его и молекулы, хотя и состоящие из разных атомов, но имеющие достаточно большую электросимметрию, как, например, метан, четыреххлористый углерод и т. д. Напротив, молекулы, состоящие из разных атомов, но с достаточной асимметрией электрического строения, обладают дипольным моментом, как, например, СО, НС1, Hg l и т. д. Отдельным видам связи можно приписать определенные моменты, которые могут взаимно компенсироваться в том предельном случае, когда молекула имеет дипольный момент, равный нулю. В другом предельном случае, как это имеет место для определенных, особо полярных групп, значение их момента доминирует в молекуле, и они сообщают всей молекуле более или менее постоянное значение дипольного момента. [c.57]

Асфальтово-смолистая часть нефти в таком случае представляется как продукт, генетически непосредственно связанный с исходным нефтематеринским веществом и наследующий от него структурные элементы многих соединений. В процессе термокаталитического разукрупнеши молекул и диспропорционирования водорода высокомолекулярные сое-цинения последовательно преобразуются в углеводороды прогрессивно упрощающегося состава и строения вплоть до превращения всего вещества в метан и углеродистый остаток. [c.23]

Представление об изомерии. Вернемся еще раз к выводу структурных формул гомологов предельных углеводородов. Мы видели, что при замене атома водорода в молекуле этана ме-тильной группой СНз получается углеводород пропан. Строение этана можно передать только одной единственной формулой. Это объясняется тем, что в этане СНз—СНз, состоящем из двух ме-тильных групп, все шесть водородных атомов равноценны, поскольку они равноценны в метане. В молекуле же пропана имеются различные атомы водорода шесть из них (взяты в кружки) соединены с концевыми атомами углерода и входят в состав ме-тильных групп, а два (взяты в квадраты) —со средним атомом углерода и входят в состав метиленовоц группы [c.25]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология